[发明专利]打印元件基板、打印头和打印设备

说明书

技术领域

本发明涉及包括布置了不同数量的打印元件的多个打印元件阵列的打印元件基板、打印头和打印设备。

背景技术

通过根据热喷墨方法排出墨来在打印介质上进行打印的打印头包括由热生成元件形成的加热器，作为该打印头中的打印元件构成要素。在打印头的单个元件基板上形成了用于驱动加热器的驱动器以及用于根据打印数据选择性地驱动驱动器的逻辑电路。

热喷墨型彩色喷墨打印设备的分辨率逐年增加。伴随与此，打印头的排出口(orifice)布置密度被设置为在600dpi的分辨率至900dpi和1200dpi的分辨率的范围内排出墨。已知一种具有以这种高密度的排出口的打印头。

用于减轻灰白图像和彩色照片图像中的半色调部或高亮部中的颗粒度的需求已经增多。为了满足该需求，在排出彩色墨的打印头中，所排出的用以形成图像的墨滴(液滴)的大小在几年前为约15pl，而近年来正逐年缩减为5pl然后为2pl。

以高密度布置用于排出小墨滴的排出口的高分辨率打印头，在打印高质量彩色图形图像或照片图像时满足了用户对高质量打印的需求。然而，在例如打印以电子表格形式的彩色图形时不需要高分辨率打印而需要高速打印时，由于利用小墨滴的打印增加了打印扫描操作的数量，因而上述打印头可能不满足高速打印的需求。

为了还实现高速打印，已经提出了一种排出用于高质量打印的小墨滴和用于高速打印的大墨滴的打印头。还已知一种对于一个排出口布置了多个加热器以由这些加热器改变排出量的打印头，以及在一个元件基板中布置了具有不同的排出量的多个排出口的打印头。

具有用于排出不同的墨量的多个排出口的元件基板包括以下元件基板，在该元件基板中，使用于排出小墨滴的排出口的排出口阵列(小滴排出口阵列)和用于排出大墨滴的排出口的排出口阵列(大滴排出口阵列)并置(juxtaposed)。为了通过该元件基板实现高速的高质量打印，提出了小滴排出口阵列的排出口布置密度高于大滴排出口阵列的排出口布置密度的一种元件基板。该元件基板的例子是具有每英寸布置了600个排出口(布置密度为600dpi)的大滴排出口阵列和每英寸布置了数量上加倍的1200个排出口(布置密度为1200dpi)的小滴排出口阵列的一个元件基板。该元件基板的例子是在美国专利6,409,315、6,474,790、5,754,201和6,137,502以及日本特开2002-374163中所公开的布置。

近来的喷墨打印设备排出小墨滴以打印高质量图像。同时，这些喷墨打印设备需要提高打印速度。只是形成相同的图像需要相同的墨量。因而，如果使所排出的墨滴大小缩小以将所排出的墨量减少至1/2，则打印速度仅降低至1/2。

为了在相同的时间内排出相同的墨量以防止打印速度降低，需要使加热器的数量加倍。如果在不改变加热器布置密度的情况下使加热器的数量加倍，则布置了加热器的基板的大小变为两倍或以上。除增大了元件基板的大小以外，还增加了打印设备中高速移动的打印头的大小、打印设备的大小以及振动和噪音。为了防止这些问题，需要使加热器布置密度增加。

为了稳定地排出墨，需要向加热器施加稳定电压。当同时驱动全部的加热器时，大电流流过，并且由于布线阻抗，电压大幅降低。为了解决该问题，存在以下时分驱动方法：将元件基板上的多个加热器分成多个块(block)，并顺次时分驱动各个块的加热器以稳定地排出墨。

为了高速进行打印，与仅具有用于排出小墨滴的排出口的打印头相比，具有用于排出大墨滴的排出口的打印头更有优势。近来的喷墨打印设备采用具有并置了小滴排出口阵列和大滴排出口阵列的元件基板的打印头。这些喷墨打印设备通过选择性地驱动用于排出小墨滴的排出口和用于排出大墨滴的排出口来实现高速打印和高质量打印两者。然而，为了实现高速打印和高质量打印两者，需要增加集成在元件基板上的排出口和加热器的数量。

还存在一种增大用于传送打印数据的时钟的频率以高速进行打印的方法。通常，从打印设备主体向打印头提供时钟。在打印期间移动的打印头和打印设备主体通过软线缆等相对长的线缆而连接。由于该线缆包含多个信号线和供电线，因此大的电流通过该线缆中的这些线而彼此接近地流动。因而，在通过线缆传输的信号上容易叠加噪音。该线缆的电感成分延迟了脉冲波形的上升和下降(失真波形)。由于随着时钟周期缩短，波动比率变得相当高，因此该现象不可忽略。打印头可能不能够准确地接收信号并且可能误操作。当使用高频时钟传输信号时，该线缆可能用作天线以生成放射噪音。该放射噪音可能导致外围装置的误操作。